Gli esperimenti LHC verso HiLumi. Nadia Pastrone

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1 Gli esperimenti LHC verso HiLumi Nadia Pastrone Bologna 13 Ottobre 2018

2 LHC: indispensabile! Since then: huge progress Modello Standard funziona ma domande fondamentali ancora oggi senza risposta Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 2

3 LHC: avventura scientifica globale acceleratore, esperimenti, rete mondiale (GRID) di computer TUTTO HA AVUTO INIZIO 25 ANNI FA Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 3

4 INFN e LHC Fortissimo contributo tecnologico su acceleratori, rivelatori, trigger e calcolo è gli sviluppi sono continui Essenziale il coinvolgimento di tutte le competenze dell Ente Grande impegno a livello internazionale è responsabilità Moltissimi giovani in Italia e all estero con ruoli rilevanti Notevoli competenze acquisite, distribuite e a disposizione di tutti Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 4

5 LHC: riscoperta Modello 2010 Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 5

6 LHC: cosa si produce e misura Total 12 order of magnitude HF SM Higgs RARE PROCESSES Collision frequency Number of p per beam Area of collision è The maximum achievable luminosity (L) is needed 1H/10 12 events Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 6

7 LHC: eccellente strumento di misura Since then: huge progress Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 7

8 Bosone di Higgs sfida durata mezzo secolo ancora in corso! 1964: articoli scientifici sul campo di Higgs (Brout & Englert; Higgs; Guralnik, Kibble & Hagen) 1967: Weinberg, Glashow, Salam: unificazione elettrodebole con il campo di Higgs responsabile della massa delle particelle 1970: t Hooft and Veltman: il Modello Standard è rinormalizzabile 1970s: si inizia a pensare a come può essere prodotto ed osservato l Higgs 1980s 90s: proposti SSC (USA, mai completato) e il Large Hadron Collider (LHC) 1990s 2000s: ricerche dirette e indirette a LEP e Tevatron Costruzione di LHC e dei relativi esperimenti 2012: LHC osserva un nuovo bosone consistente con l Higgs a circa 125 GeV Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 8

9 Premio Nobel 2013 Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 9

10 LHC: bosone di Higgs oltre la scoperta Since then: huge progress Piano TriennaleZ- 13 àottobre µµ 2018 Nadia Pastrone 10

11 LHC: bosone di Higgs dove siamo Since then: huge progress Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 11

12 LHC: non solo Higgs Studiare collisioni pp, Pb-Pb, p-pb, Pb-p Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 12

13 LHC: la storia 52.8% Stable Beams 22% Operation (other) 21.9% in fault 2.3% Precycle Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 13

14 LHC: pianificazione Phase I Phase II Factor x10 Periodo di presa dati LS = Long Shutdown Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 14

15 Ioni Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 15

16 Higgs: misure di accoppiamento PRECISIONE: ~ 10% Run 3 ~ 5% con HL-LHC Notare il sistematico Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 16

17 Piano temporale LHC Upgrade FASE1 ALICE, LHCb major upgrade ATLAS, CMS minor upgrade Heavy Ion Luminosity from to 7 x10 27 PHASE II Upgrade Piano Triennale - 13 ottobre 2018 ATLAS, CMS major upgrade HL-LHC, pp luminosity from (peak) to 5 x10 34 (levelled) Nadia Pastrone 17

18 ü Luminosità istantanea 5x è 5x pile-up è aumento tempo CPU (non-lineare) HL-LHC: ü Dose radiazione integrata6x CRUCIALE R&D congiuto Importanti richieste sugli apparatisperimentali è in definizione Nuovi tracciatori al silicio rad-hard con trigger di traccia a L1 (1 MHzè10 khz) 10 rate eventi registrati / 3-4 event size (fluenze cm -2 e copertura estesa a η ~4) ** Nuovi calorimetri in avanti rad-hard e ad alta granularità (particle flow vs dual read-out è critici fotosensori) Timing in fase di studio sui tracciatori e i calorimetri Nuovi trigger, nuova elettronica, nuovi rivelatori a muoni (MPGD) Nuovo modello di calcolo Flavour: notevole incremento della statistica colliders(10 14 b-decays, c-decays) high-intensity beams (10 19 pot/year)

19 Importante ricordare che Senza nuovi sviluppi di tracciatori è Senza trigger di traccia è Senza rivelatori di timing è Senza nuova concezione di presa dati è Senza nuova concezione di calcolo è Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 19

20 Conclusioni ü Stiamo preparando l input all Update alla EU Strategy per il 2020 ü Abbiamo imparato quanto il lavoro di R&D e la pianificazione sono cruciali ü ma ancora di più essere aperti a nuove idee e a sperimentarle Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 20

21 Vorrei che fosse di buon auspicio Collisioni di particelle a LHC sulla banconota 200 CHF Grazie per l attenzione e a tutti i colleghi per il lavoro e la passione! Piano Triennale - 13 ottobre 2018 Nadia Pastrone 21